大準鐵路接觸網設備燒損的原因與預防

摘 要 大準鐵路對既有接觸網設備的擴能改造和新建復線的投運，主要通過采用新型線索和零部件，增大線索載流量和絕緣強度，提高接觸網供電能力。在接觸網實際檢修、運營中發(fā)現(xiàn)，改造和新投運的接觸網設備電氣燒損的問題越來越突出，如何預防接觸網設備發(fā)生電氣燒損故障已成為供電單位急需解決的問題。經過探索、研究、實踐，本文分析接觸網設備燒損的原因，提出預防措施，有效控制接觸網設備電氣燒損的發(fā)生。

關鍵詞 接觸網；設備；燒損；預防

中圖分類號：U224 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）19-0173-03

大準鐵路是屬于神華集團的一條自備鐵路，自1997年開通電氣化以來，接觸網的故障時有發(fā)生。接觸網設備工作時是處于受電和力的共同作用，在現(xiàn)場中，電氣燒損以及機械兩種故障構成接觸網故障的主要部分。在大準鐵路多年的接觸網運營中，在電力機車牽引能力不斷增大的情況下，設備的電氣燒損故障已越來越多，此類故障具有不易發(fā)現(xiàn)、危害性較大的特點。根據故障統(tǒng)計，大準鐵路供電段2013年1月～2014年4月期間全段發(fā)生接觸網線路的故障32件，電氣燒損故障共發(fā)生12件（占故障總數(shù)的37.5%），停電時間525分鐘。因此，預防與消除接觸網設備構成電氣燒損故障已經成為電力鐵道供電專業(yè)安全、不間斷地優(yōu)質供電的一個突出的研究課題。

1 接觸網設備構成電氣燒損的原因

1.1 接觸網線索的容量與運輸能力要求不匹配

在大準鐵路原有接觸網線路的設計中，已經考慮到將來增加運輸能力情況，也考慮部分增加裕量。但是，隨著大準鐵路的快速發(fā)展，發(fā)現(xiàn)原設計中采用的線索允許承載流容量偏低，現(xiàn)在牽引運輸能力的增加已超出裕量。原設計中接觸網線索的承載流容量難以保證連續(xù)作業(yè)的接觸網長期大負荷運行，經常發(fā)生接觸網設備電氣燒損故障。從2006年開始，大準線牽引動力采用SS4B型電力機車、SS4G型電力機車，每列機車牽引噸數(shù)增加到了1萬噸。滿足電力機車的牽引所需的動力增加決定從接觸網上的取流增加。經常的大電流作用導致線索嚴重超負荷而發(fā)生燒損。僅2013年一年中，大準鐵路就發(fā)生了7起接觸網類的電氣燒損的故障。

1.2 運行中的主要導電回路的設備產生缺陷

接觸網主要的電回路是由回流加吸上線、供電線、隔離開關及引線、接觸線、橫、縱向電連接、加強導線、承力索等組成，稱作接觸網的主導電回路。它之間通過線夾相互導通，沿鐵路分布，負責向電力機車提供電源。

主導電回路中的各種線夾上流過的電流與被連接導線的電流值一樣。所以，線夾必須連接狀態(tài)良好，才能保證主導電回路的電流暢通，當連接線夾存在缺陷時，就會造成局部電阻值增加，其他接觸網零部件分流，從設備的薄弱處所發(fā)生故障。2013年6月，大準鐵路點岱溝站因站改施工時，站場7道上方電聯(lián)接線夾因松動發(fā)生打火，因發(fā)現(xiàn)及時，利用列車間隙處理后正常。

主導電回路中部件若存在缺陷，將因當量截面減小而發(fā)生故障。例如：電聯(lián)接線夾未打鍥子導致導電截面減??；供電線夾線夾內有異物或裝反；電氣連接緊固件因為接觸不良，或者長期運行產生松動，伴隨電、化學腐蝕現(xiàn)象；回路零部件本身存在隱蔽缺陷未發(fā)現(xiàn)而投入運行；接線錯誤造成主導電回路中局部截面減小等原因，導致主導電回路使用截面少于正常標準，致使回路的電阻值增加，使主要導電回路導通電流不順暢，局部溫升過高而后燒損燒斷回路中某一處，發(fā)生接觸網設備燒損故障。

主要供電的回路閉合不嚴密，形成供電通道迂回。大準鐵路站場內的供電線路復雜，接觸網電流回路多，當電氣進行連接時，如因某些原因產生主要供電的回路閉合不嚴密，致使供電通道迂回，將會產生分流回路，進而燒損接觸網零部件。例如，2014年3月，在原窯溝站的增二線施工中，接觸網臨時過渡時吸上線連接不暢，回流線雙線未導通，導致窯溝牽引變電所處饋線回流不暢，回流線夾打火。

1.3 接觸網的不同線索間存在非正常的電流導通

是指從理論上講接觸網某些部件中正常運行時不應該有電流經過，因一些非正常的原因，這些部件中產生了不應該有的牽引電流，而它不具備導流設計，極其容易發(fā)生燒損現(xiàn)象。形成非正常的電流導通（例如加強線與承力索間、站場股道承力索之間、回流線與加強線間、腕臂水平拉壓管與承力索之間等等）的后果是比較嚴重的，往往會使故障范圍擴大，所以在實際生產運營中必須提前預防。例如：1998年8月，在大準鐵路黍地溝至十九溝區(qū)間，在接觸網三跨非絕緣錨段關節(jié)處，就發(fā)生過因三跨電聯(lián)接斷后，兩個不同錨段的電通過轉換柱處承力索與水平拉壓管間導電，從而燒斷承力索，導線通過支柱放電，燒損接觸網支柱。

空間交叉的線索、各種支持裝置與線索之間，因線路阻抗值的不同產生電位差，在受風力、溫度變化時線索的位移、線索振動等因素的作用下，容易造成它們之間的安全距離縮短，發(fā)生電弧放電燒損接觸網設備。

兩端屬同相而由不同饋線供電的分段絕緣器、各種絕緣錨段關節(jié)，因供電臂的阻抗值不同而形成電位差，當有電力機車受電弓短接兩條供電臂的瞬間，會在短接點處因為電位差發(fā)生電弧放電現(xiàn)象，多次放電會造成機車受電弓、分段絕緣器、絕緣錨段關節(jié)旁邊的接觸線等接觸網設備的燒損。

在不同供電臂間，接觸網是通過分相、絕緣子等形成一個中性區(qū)，當電力機車通過時，由于電力機車司機因超勞、時間的因素睡覺、注意力不集中等原因，未及時斷開電力機車斷路器，在接觸網與受電弓間將拉出電弧，從而傷損中性區(qū)接觸網設備，嚴重時發(fā)生斷線故障。2012年，大準鐵路共發(fā)生5起不同位置的分相打火故障。

1.4 關聯(lián)接觸網其他原因

1）接觸網零部件方面。運行的接觸網設備中，安裝的電聯(lián)接數(shù)量越多、接觸網導的電性就越強，其中的零部件所承受的電流就越小。當接觸網零部件所承受的電流超過設計值時，就會產生設備燒損。尤其是對于接觸網的活動部位，因活動部位大多數(shù)是點線接觸而非面面接觸，再加上活動部位的移動，會造成接觸電阻增加，導流不好燒損設備。吊弦的作用是將接觸線吊在承力索上，保持接觸線均勻的彈性和弛度，環(huán)節(jié)式吊弦的結構表示它不承擔分流作用的。在實際檢修、運行、巡視中，經常發(fā)現(xiàn)因發(fā)熱燒紅或有燒傷的舊痕跡的環(huán)節(jié)吊弦。endprint

2）檢測電氣連接部件的方法少，檢測儀器實際運營中投入使用的很少，檢修中?？咳藛T檢查，多憑職工的經驗來進行判斷與查找。

3）檢修人員和施工人員作業(yè)時，對于一些接觸懸掛零部件的作用和安裝方式未掌握，現(xiàn)場錯誤安裝，致使回路截面減小或帶電部分距接地體的安全距離不足進而燒損接觸網設備。例如2013年2月，大準鐵路大紅城站增二線施工時，回流線臨時綁扎不牢固。脫開后與新立的鋼柱間放電，將回流線燒斷。

4）對主導電回路的巡視檢查（尤其是夜間檢查）不到位。例如巡視時有巡視漏項、巡視人員水平不足或觀察不認真等原因，使隱患不能及時被發(fā)現(xiàn)，從而發(fā)展至故障。

5）在鐵路定點裝煤處和煤塵重污染區(qū)（例如點岱溝和南坪裝車站、龍王渠至窯溝的隧道群、龍王渠、大紅城集裝站和眾多的煤場）附近的接觸網設備，經常受粉塵和煤渣的污染（裝車站還受到防凍液的污染），導致隔離開關、分段絕緣器、絕緣子等設備的絕緣性能降低，在雪、霧等惡劣天氣下，發(fā)生閃絡、打火現(xiàn)象，從而燒損接觸網設備。2013年6月，大準鐵路龍王渠隧道48#定位處絕緣子因污染嚴重閃絡放電，因發(fā)現(xiàn)及時，利用列車間隙停電處理，用時7分鐘，未造成嚴重后果。

6）有異物落到接觸網上，使接觸網設備被短路或者接地后燒損。例如樹枝、鐵線、較大的鳥（如貓頭鷹）等搭接在接觸網上形成燒損接觸網設備。

7）接觸網上跨橋上和接觸網附近的施工人員人為拋擲物品、小便；隧道漏水、結冰、上方的遮擋板脫落等原因，均能使接觸網設備被短路或者接地后燒損。

8）檢修人員的專業(yè)知識存在誤區(qū)，導致接觸網設備有了燒傷痕跡的缺陷不能及時被發(fā)現(xiàn)（例如在電聯(lián)接線夾和散股處厚厚地涂上一層黃油），進而量變至燒損故障。

2 接觸網電氣燒損的預防

針對接觸網電氣燒損的原因，可以采取以下預防措施。

1）接觸網新建、改建、擴建項目，以適應鐵路運輸長遠發(fā)展目標為原則，選擇恰當?shù)慕佑|網線材。對既有的部分存在容量偏小問題的線索，應該盡快實行技術改造，消除帶病運行的線索。對于原來使用環(huán)節(jié)式吊弦的問題，考慮逐步更換為整體吊弦。在曲線、大橋上，為了減小振動的影響，將原有定位器更換成限位定位器。將原有的點線接觸的各類線夾更換為面面接觸的線夾。將原有銅鋁過渡的線夾更換為覆銅的線夾。

2）為了達到增加接觸網的電壓值，可以增加加強線和快捷線；改造接觸網，縮短供電臂；復線上下行間利用分區(qū)所實行環(huán)網運行；供電臂未端串聯(lián)電抗器；運輸中多多使用交直交電力機車；調整牽引變電所主變壓器的分節(jié)開關；改善變電所的外部電源質量；變電所采用無功補償；優(yōu)化列車調度組織，，盡量避免在同一供電臂上（特別是有長、大坡道）出現(xiàn)兩列以上的萬噸列車運行等等方法。

3）在接觸網原始設計、建設施工時都應該明確做到設備選用連接面平滑、材質符合規(guī)范；在設備安裝時，必須清除各類線夾內的雜物，提前涂抹上導電膏，導電面要打磨至光滑，連接緊固、密貼。

4）在施工或檢修中要做到接觸線同承力索間、站場股道承力索間、加強線同承力索間、加強線同回流線間、各種線索與接地體間保持足夠的距離，避免溫差大導致的相對位移和風力作用下的導線擺動造成安全距離小。

5）站場股道間的縱向電聯(lián)接的數(shù)量要滿足運行要求，并保持接觸性能良好。在較大的站場兩端分別裝設股道電聯(lián)接，大站要視具體情況裝設多組股道電聯(lián)接。在復線電氣化區(qū)段的站場，考慮列車反方向的停車后啟動取流的需要，要在相應位置加裝電聯(lián)接來進行電氣補強。

6）在區(qū)間每隔200米要加裝橫向電聯(lián)接，作用是讓接觸線、承力索及加強線之間電流轉換良好通行，達到三者等電位的

效果。

7）用壓結式改造原有的電氣連接的方法。現(xiàn)場經驗告訴我們：接觸面在壓結工藝下更加緊密，杜絕原來普遍使用的螺栓固定因水分、污染等產生的腐蝕、氧化的接觸不良弊端，并且增大零件的接觸面積，確保導流功能的正常進行。

8）加強巡視與檢查主導電回路。檢修中主要針對各部零件有無安裝錯誤、破損和燒傷痕跡等。夜間巡視主要針對電氣連接處、零部件、絕緣處有無受熱發(fā)紅、打火的現(xiàn)象，從而及時消除隱患。

9）積極采用科技手段，如采用紅外測溫、熱像技術，結合接觸網的實際情況，達到快捷、實時、準確檢測，高效地為檢修提供依據。在接觸網的重點設備上貼上測溫貼片（例如電聯(lián)接、錨段關節(jié)、分段絕緣器等處），及時觀察其色彩變化情況（因其隨溫度值的不同顯示不同的顏色），通過及時檢修保證接觸網設備的性能和狀態(tài)。

10）針對鐵路沿線不同地段的氣象特征和外部污染環(huán)境，需要組織人員定期進行抽樣更換拆卸檢查接觸網連接部件。在拆、裝前后分別進行腐蝕情況檢查和接觸電阻測量，并進行記錄，與原有測量記錄對比分析，對存在問題的要采取相應的措施加以解決。

11）在電氣化鐵路中，當該區(qū)段電力機車牽引動力、運輸能力增加時，針對接觸網應通過計算，經過分析論證，采取合適的分流措施，如新增加加強線、并聯(lián)線、快捷線等用來提高接觸網末端電壓，若仍然不能滿足運行要求，可采取本文第⑵條中其余的提高接觸網電壓值的辦法來滿足運行需求。

12）饋線連接接觸網處更換為多支共同上網；在四跨絕緣錨段關節(jié)的隔離開關和電聯(lián)接、饋線上網處等位置均要裝設雙線夾和雙引線，用來加強電流轉換。

13）在接觸網上跨橋上和鐵路附近的施工單位，供電段與之簽訂安全配合協(xié)議，制定詳細的安全防護措施，留好雙方的聯(lián)系電話，在重點部位由施工單位裝設防護網并設立警示標志。雙方監(jiān)督好施工現(xiàn)場作業(yè)安全，保證接觸網設備安全良好。

14）施工、檢修人員加強專業(yè)知識學習與應用。杜絕錯誤接線和錯誤安裝；對銅、鋁材質的零部件，不得進行涂油防銹處理；對于經常發(fā)生燒損故障的接觸網設備（例如電聯(lián)接、隔離開關引線等）考慮縮短檢修周期；對于定點裝煤處和煤塵重污染區(qū)的接觸網絕緣設備，要加強絕緣清掃，在特殊時段，執(zhí)行每周兩次清掃制度，必要時借助接觸網水洗車來清掃絕緣子。調整接觸線的導高，杜絕導高起伏大、接觸線坡度大造成的機車受電弓取流時拉弧。消除接觸線的死彎和硬點，杜絕電力機車通過時與受電弓拉弧打火現(xiàn)象的發(fā)生。

15）加強操作人員操作卡控。供電操作人員杜絕誤操作和誤送電。電力機車司機要能及時切除機車內部故障部分，不將接觸網上的電帶入無電區(qū)，電力機車過分相絕緣器前要及時斷開機車斷路器，機車不伸雙弓運行等等。

16）積極改善電氣化鐵路周邊環(huán)境。對于低于倒樹距離的樹木，要及時徹底清理；對于接觸網設備上、鐵路附近的鳥窩要及時清理，必要時在接觸網設備上加裝驅鳥器；在鐵路兩側裝設防護柵欄，杜絕人員、車輛、動物入內損壞接觸網設備；清理限界內外的廢舊鐵絲，防止路外人員亂扔造成接觸網設備燒損。

3 結束語

隨著神華集團鐵路的跨越式發(fā)展，在電氣化鐵路成為鐵路交通主流的今天，不斷增加的列車行駛速度和載重量，給接觸網設備帶來嚴峻的考驗。接觸網設備燒損是接觸網故障中比較突出的問題，接觸網設備燒損故障發(fā)生的原因也各不相同。在實際工作中，對于接觸網設備燒損故障不能一概而論，應全面系統(tǒng)地分析故障的具體原因，采取針對性措施，同時采用先進的管理方法及先進技術，從源頭上杜絕接觸網設備發(fā)生燒損故障，為今后大準鐵路的運營安全創(chuàng)造更加良好的環(huán)境。

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作者簡介

喬利峰（1970-），男，漢族，內蒙古準格爾旗人，工程師，現(xiàn)從事鐵路供電方面的安全管理工作。endprint